CN116529666A - 包括非导电支撑板的可折叠电泳显示器模块 - Google Patents

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foldable
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modulus adhesive
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中泽健二
蔡镇竹
张永昇
叶佳俊
黄信道
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Abstract

公开了一种可折叠电泳显示器，其是柔性的并且能以像书本的方式折叠。可折叠电泳显示器模块可以单独地制造并且根据消费者需要合并至具有不同功能的多种可折叠装置中。在一些实施例中，所得的可折叠电泳显示器可以包括触摸感测、前光、彩色、以及数字化层，以记录与触控笔的交互。在一些实施例中，显示器包括彩色滤光阵列。

Description

包括非导电支撑板的可折叠电泳显示器模块
相关申请
本发明要求在2020年6月3日提交的美国临时专利申请No.63/033,954的优先权，其全部内容通过引用包含于此。本文公开的所有专利和公开的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种可折叠电泳显示器、这样的显示器的形成、以及用于制造可折叠电泳显示器的部件模块。集成的可折叠电泳显示器模块可在一处制造且接着运输至不同的制造场所，在制造场所可将提供不同功能的不同部件合并至最终可折叠显示器。这样的不同功能根据消费者需求以及期望的价位而包括例如不同类型的前光、不同类型的触摸感测或不同类型的触控笔识别。
背景技术
在一些实例中，柔性显示器可以折叠以携带和/或便于储存。如果显示器以像书本的方式简单折叠，其可以被折叠成具有小于最小曲率半径的曲率半径，该最小曲率半径被设计成防止显示器破损。为了防止这样的问题，已经对显示器的弯曲部分应用了各种机构，例如铰链和/或其它结构。例如Polymer Vision已公开一种产品ReadiusTM，其使用一个或多个机械铰链机构促进柔性显示器的折叠。
在另一示例中，日本专利公开No.2014-161009公开了一种柔性移动终端装置，其被配置成以各种角度弯曲。所提出的终端装置包括折叠部分，用以将装置弯曲至终端装置主体的前表面或后上位置。安装在终端装置主体的上部分上的柔性显示器可根据折叠部分的弯曲方向弯曲至前表面或后表面。该装置还包括滑动部分，用于使柔性显示器的一端通过折叠部分和柔性显示器在折叠部分弯曲期间的伸展率差异所生成的压缩/拉伸度的差异而滑动。
上述两个示例都导致厚且重的产品。Polymer Vision的ReadiusTM采用的机械铰链机构的结构复杂且外型笨重。日本专利公开No.2014-161009的装置具有波纹外型且滑动部分不易调节，并且装置也复杂且笨重。
除了笨重且厚之外，上述装置的额外缺点在于这样的设计使得难以将消费者期待的所有功能整合到优质的电泳显示器装置中，例如触摸感测、前光、触控笔识别及彩色。
发明内容
响应于这些需求，本公开描述一种可折叠电泳显示器模块以及各种可折叠电泳显示器，其合并可折叠电泳显示器模块且提供各种感测功能。在第一方面中，本发明包括电泳显示器模块，其包括：支撑板，其在中央折叠区具有材料孔隙；低模量粘合剂层，其与支撑板相邻；柔性背板，其跨越中央折叠区且与低模量粘合剂层相邻；电泳显示介质层，其与柔性背板相邻；以及导电集成阻挡层，其包括透光电极和湿气阻挡部。在一些实施例中，电泳显示器模块另外地包括在低模量粘合剂层和柔性背板之间的保护层。在一些实施例中，柔性背板包括有机薄膜晶体管的有源矩阵。在一些实施例中，电泳显示器模块另外地包括耦合至柔性背板、电泳显示介质层以及导电集成阻挡层的边缘密封件。在一些实施例中，电泳显示介质层包含于微单元层中。在一些实施例中，电泳显示介质层包含于微囊体中且该微囊体由聚合物粘结剂保持就位。在一些实施例中，电泳显示器模块另外地包括与导电集成阻挡层相邻的保护片。在一些实施例中，电泳显示器模块另外地包括耦合至柔性背板、电泳显示介质层、导电集成阻挡层以及保护片的边缘密封件。在一些实施例中，支撑板包括非导电聚合物。在一些实施例中，支撑板的厚度在250微米和50微米之间。
在第二方面中，本发明包括可折叠电泳显示器，其被配置成与触控笔交互，可折叠显示器包括：支撑板，其在中央折叠区具有材料孔隙；低模量粘合剂层，其与支撑板相邻；柔性背板，其跨越中央折叠区且与低模量粘合剂层相邻；电泳显示介质层，其与柔性背板相邻；以及导电集成阻挡层，其包括透光电极和湿气阻挡部；保护片，其耦合至导电集成阻挡层；电磁共振(EMR)传感器层，其与支撑板相邻；可折叠底架，其与EMR传感器层相邻；以及壳体，其围绕可折叠底架并且提供与保护片接触的边框，且允许用户通过保护片观察电泳显示介质。在一些实施例中，可折叠电泳显示器另外地包括设置在EMR传感器层和支撑板之间的低模量粘合剂中间层。在一些实施例中，可折叠电泳显示器另外地包括设置在EMR传感器层和支撑板之间的高模量粘合剂中间层。在一些实施例中，低模量粘合剂中间层和高模量粘合剂中间层不跨越中央折叠区。在一些实施例中，可折叠电泳显示器另外地包括设置在EMR传感器层和可折叠底架之间的触敏层。在一些实施例中，可折叠电泳显示器另外地包括设置在触敏层和可折叠底架之间的低模量粘合剂中间层。在一些实施例中，可折叠电泳显示器另外地包括设置在触敏层和可折叠底架之间的高模量粘合剂中间层。在一些实施例中，低模量粘合剂中间层和高模量粘合剂中间层不跨越中央折叠区。在一些实施例中，导电集成阻挡层另外地包括彩色滤光阵列(CFA)。
在第三方面中，可折叠电泳显示器被配置成与触控笔交互，包括：支撑板，其在中央折叠区具有材料孔隙；低模量粘合剂层，其与支撑板相邻；柔性背板，其跨越中央折叠区且与低模量粘合剂层相邻；电泳显示介质层，其与柔性背板相邻；以及导电集成阻挡层，其包括透光电极和湿气阻挡部；柔性前光板，其耦合至导电集成阻挡层；柔性电容触摸层，其与柔性前光板相邻；保护片，其与柔性电容触摸层相邻；可折叠底架，其与支撑板相邻；以及壳体，其围绕可折叠底架且提供与保护片接触的边框，且允许用户通过保护片观察电泳显示介质。在一些实施例中，可折叠电泳显示器另外地包括设置在可折叠底架和支撑板之间的低模量粘合剂中间层。在一些实施例中，可折叠电泳显示器另外地包括设置在可折叠底架和支撑板之间的高模量粘合剂中间层。在一些实施例中，低模量粘合剂中间层和高模量粘合剂中间层不跨越中央折叠区。在一些实施例中，导电集成阻挡层另外地包括彩色滤光阵列(CFA)。
附图说明
图1A示出了包括在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的可折叠电泳显示器的实施例。
图1B示出了用于可折叠电泳显示器的模块的实施例，该电泳显示器包括在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板。
图2A示出了包括在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的可折叠电泳显示器的实施例。图2A的可折叠电泳显示器包括能感测触控笔的电磁共振(EMR)感测层。
图2B示出了包括在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的可折叠电泳显示器的实施例。图2B的可折叠电泳显示器包括能感测触控笔的电磁共振(EMR)感测层。图2B的电泳显示器的一侧包括低模量粘合剂层，而图2B的电泳显示器的另一侧包括高模量粘合剂层。因此，显示器堆叠的一侧能随着显示器折叠而横向移动。
图3示出了包括在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的可折叠电泳显示器的实施例。图3的可折叠电泳显示器包括电容触摸感测层以及前光。
图4A示出了在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的实施例的侧视图。
图4B示出了在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的实施例的顶视图。
图5A示出了在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的实施例的侧视图。
图5B示出了在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的实施例的顶视图。
具体实施方式
如前所述，本发明提供一种柔性的且能以像书本的方式折叠的电泳显示器、和用于在制造这样的可折叠显示器的生产中使用的模块。本设计薄且轻，且由于支撑板是非导电的，因此可将支撑板布置在电泳显示层和电磁共振感测装置之间。
本发明相当适于与伊英克公司(Billerica,MA)所开发及下列专利和专利公开中所述类型的电泳介质一起使用。封装的电泳介质包括多个小囊体，其每一个自身包括内相及围绕内相的囊体壁，内相包括在流体介质中的电泳移动粒子。通常，囊体自身保持在聚合物粘结剂内以形成位于两个电极之间的连贯层。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不封装在微囊体内，而是保持在形成于载体介质(通常是聚合物薄膜)内的多个腔体内。在这些专利和申请中描述的技术包括：(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利No.7,002,728和7,679,814；(b)囊体、粘结剂和封装工艺；参见例如美国专利No.6,922,276和7,411,719；(c)微单元结构、壁材料和形成微单元的方法；参见例如美国专利No.7,072,095和9,279,906；(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利No.7,144,942和7,715,088；(e)包含电光材料的薄膜和子部件；参见例如美国专利No.6,982,178和7,839,564；(f)用于显示器中的背板、粘合剂层和其它辅助层以及方法；参见例如美国专利No.D485,294；6,124,851；6,130,773；6,177,921；6,232,950；6,252,564；6,312,304；6,312,971；6,376,828；6,392,786；6,413,790；6,422,687；6,445,374；6,480,182；6,498,114；6,506,438；6,518,949；6,521,489；6,535,197；6,545,291；6,639,578；6,657,772；6,664,944；6,680,725；6,683,333；6,724,519；6,750,473；6,816,147；6,819,471；6,825,068；6,831,769；6,842,167；6,842,279；6,842,657；6,865,010；6,873,452；6,909,532；6,967,640；6,980,196；7,012,735；7,030,412；7,075,703；7,106,296；7,110,163；7,116,318；7,148,128；7,167,155；7,173,752；7,176,880；7,190,008；7,206,119；7,223,672；7,230,751；7,256,766；7,259,744；7,280,094；7,301,693；7,304,780；7,327,511；7,347,957；7,349,148；7,352,353；7,365,394；7,365,733；7,382,363；7,388,572；7,401,758；7,442,587；7,492,497；7,535,624；7,551,346；7,554,712；7,583,427；7,598,173；7,605,799；7,636,191；7,649,674；7,667,886；7,672,040；7,688,497；7,733,335；7,785,988；7,830,592；7,843,626；7,859,637；7,880,958；7,893,435；7,898,717；7,905,977；7,957,053；7,986,450；8,009,344；8,027,081；8,049,947；8,072,675；8,077,141；8,089,453；8,120,836；8,159,636；8,208,193；8,237,892；8,238,021；8,362,488；8,373,211；8,389,381；8,395,836；8,437,069；8,441,414；8,456,589；8,498,042；8,514,168；8,547,628；8,576,162；8,610,988；8,714,780；8,728,266；8,743,077；8,754,859；8,797,258；8,797,633；8,797,636；8,830,560；8,891,155；8,969,886；9,147,364；9,025,234；9,025,238；9,030,374；9,140,952；9,152,003；9,152,004；9,201,279；9,223,164；9,285,648；和9,310,661；以及美国专利申请公开No.2002/0060321；2004/0008179；2004/0085619；2004/0105036；2004/0112525；2005/0122306；2005/0122563；2006/0215106；2006/0255322；2007/0052757；2007/0097489；2007/0109219；2008/0061300；2008/0149271；2009/0122389；2009/0315044；2010/0177396；2011/0140744；2011/0187683；2011/0187689；2011/0292319；2013/0250397；2013/0278900；2014/0078024；2014/0139501；2014/0192000；2014/0210701；2014/0300837；2014/0368753；2014/0376164；2015/0171112；2015/0205178；2015/0226986；2015/0227018；2015/0228666；2015/0261057；2015/0356927；2015/0378235；2016/077375；2016/0103380；和2016/01807759；以及国际申请公开No.WO 00/38000；欧洲专利No.1,099,207 B1和1,145,072 B1；(g)颜色形成和颜色调节；参见例如美国专利No.7,075,502和7,839,564；以及h)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利No.7,012,600和7,453,445。本文所列的所有专利和专利申请的全部内容通过引用包含于此。许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围绕离散的微囊体的壁可以由连续相替代，由此产生所谓的聚合物分散型的电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的液滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的液滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体薄膜与每个单独的液滴相关联；参见例如前述美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型的电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
封装的电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉降故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基板上印刷或涂布显示器的能力。(使用词“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括但不限于：诸如修补模具涂布、狭缝或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布；诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布；凹面涂布；浸渍涂布；喷涂；弯月面涂布；旋转涂布；刷涂；气刀涂布；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积(参见美国专利No.7,339,715)；以及其他类似技术。)因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示介质可以(使用多种方法)被印刷，所以显示器本身可以被便宜地制造。
虽然本发明主要涉及上述类型以及在所列出的专利和专利申请中的电泳介质，但是在本发明中也可以使用其它类型的电光材料。可替代的电光介质在本质上通常是反射性的，即，它们依赖于环境照明来照射，而不是像发射型LCD显示器那样具有背光源。可替代的电光介质包括例如下述中描述的旋转双色构件型介质：美国专利No.5,808783；5,777,782；5,760,761；6,054,071；6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467；以及6,147,791。这样的显示器采用大量小主体(通常是球状或圆柱形)，其具有两个或更多个具有不同光学特性的部分，以及内部偶极子。这些主体悬浮在基质内被液体填充的空泡中，空泡被液体填充，因此主体可以自由旋转。通过向其施加电场来改变显示器的外观，从而将主体旋转到不同位置，并改变通过观察表面看到主体的哪个部分。这种类型的电光介质通常是双稳态的。
另一种可替代的电光显示介质是电致变色的，例如采用纳米致变色(nanochromic)膜形式的电致变色介质，该膜包括至少部分由半导体金属氧化物形成的电极和附着到电极的能够反向颜色改变的多个染料分子；参见例如O'Regan,B.等,Nature1991,353,737；以及Wood,D.,Information Display,18(3),24(2002年3月)。还参见Bach,U.等,Adv.Mater.,2002,14(11),845。这种类型的纳米致变色膜例如在美国专利No.6,301,038；6,870,657；和6,950,220中也有描述。这种类型的介质也通常是双稳态的。
示例可折叠电泳显示器(FEPID)如图1A所示。可折叠显示器10一般包括电泳显示介质层80以及设置在电泳显示介质层80的相对侧上的至少两个其它导电层75和90。导电层和电泳显示介质层80的堆叠设置在支撑板50上，支撑板50在中央折叠区57具有材料孔隙55。通常，柔性背板75耦合到具有低模量粘合剂60的支撑板55，粘合剂60在层之间提供良好的粘合，使得当打开时显示器表面保持平展，但也允许足够的横向滑动，使得当打开和关闭FEPID时柔性背板75可以相对于支撑板50稍微移动。合适的低模量粘合剂60可包括来自3M(Minneapolis,Minnesota)和CGR Products(Greensboro,NC)的粘合泡沫聚合物。低模量粘合剂可以包括聚氨酯、聚丙烯酸酯和/或硅酮。示例低模量粘合剂已知为其是Rogers Corporation的注册商标，或/>其是Dow Chemical Corporation的注册商标。在一些实例中，低模量粘合剂60在支撑板50和柔性背板75之间提供抗压强度。虽然图1A描述了低模量粘合剂层60跨越中央折叠区57，但低模量粘合剂层60也可以在中央折叠区57中断，由此为支撑板50的具有材料孔隙55的部分(即，在中央折叠区57中)的柔性提供了更多的空间。低模量粘合剂层的厚度通常在500微米和50微米之间，例如在300微米和100微米之间。
虽然单独的支撑板50为可折叠显示器10提供足够的刚性，但是可折叠显示器10通常另外地包括底架20，底架20通过铰链25耦合以提供机械冲击保护，以及保护支撑板不延伸超过平展(即，打开超过180°)，此时柔性背板75可能因为柔性背板75中的柔性迹线(未示出)被拉伸到断裂的点而故障。底架的结构可包括两部件底架，如图1A所示，然而底架可包括三部件系统，由此中央“脊”区域利用两条不同的铰链耦合到两个不同的板片，或者是跨越三个部分的复杂铰链。因此，通过图1A所示的堆叠，产生了可以像一般书本一样在平展(如图所示)和闭合之间折叠的轻型电泳显示器10。
在图1A的实例中，顶部导电层已合并到包括透光导电材料和柔性湿气阻挡部的导电集成阻挡层90中。例如，导电集成阻挡层90可以包括传输可见光的溅射导电材料，例如氧化铟锡(ITO)，或者导电集成阻挡层90可以包括导电细丝、纳米线或纳米管，由此提供导电性、透光性和柔性的所需组合。可替代地，导电集成阻挡层90可以合并一种或多种透光导电聚合物，例如聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)，其可以通过添加聚苯乙烯磺酸盐而溶解。导电集成阻挡层90通常也包括湿气遮挡材料，例如防水材料，例如无机陶瓷、有机聚合物或有机/无机复合物。无机陶瓷例如包括氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)。有机聚合物例如包括聚对二甲苯或聚丙烯、或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。有机/无机复合物例如包括非晶硅/聚对二甲苯复合物，或聚丙烯/聚丙烯酸酯/铝复合物。在一些实施例中，导电集成阻挡层90也可以包括集成彩色滤光阵列(CFA)，例如美国专利No.10,209,556中描述的类型，其全部内容通过引用包含于此。合并到导电集成阻挡层90中的彩色滤光阵列的可替代的构造也是可能的，例如，使用堆叠的彩色薄膜、胶版印刷或平版印刷。这样的装置的CFA可包括四个彩色的子像素，例如红色、绿色、蓝色和透明(白色)，三个彩色的子像素，例如红色、绿色和蓝色，或从上到下、从左到右或对角延伸的条纹。子像素和条纹的组合是可能的，且彩色组不限于红色、绿色和蓝色，因为其它合适的彩色组是可用的，只要彩色的组合提供可接受的调色板来再现彩色图像。
在可折叠显示器10中，柔性背板75包括在柔性基板上的多个驱动电极。在FEPID中，电驱动波形经由耦合至薄膜晶体管(TFT)的柔性导电迹线(未显示)传输到通常包括像素电极的柔性背板75，薄膜晶体管(TFT)允许像素电极以列-行寻址方案寻址。在其它实施例中，柔性背板75的像素电极可以被直接驱动，即，每个像素由驱动电路直接开启和关闭。在一些实施例中，导电集成阻挡层90仅接地，并且通过向可单独寻址的柔性背板像素电极提供正电位和负电位来驱动图像。在其它实施例中，也可以向导电集成阻挡层90施加电位以提供可在导电集成阻挡层90和柔性背板75之间提供的场的较大变化。适用于本发明的有源矩阵柔性背板可从例如FlexEnable(Cambridge,UK)和其他供应商处购得。柔性有源矩阵背板通常使用导电有机材料薄膜来创建柔性薄膜晶体管。关于合适的柔性背板和背板部件的更多细节参见美国专利No.7,223,672,7,902,547,以及8,431,941，其全部内容通过引用包含于此。
在许多实施例中，柔性背板75会包括用于图像驱动的有源矩阵。在有源矩阵布置中，每个像素电极耦合到图案化为阵列的薄膜晶体管，并且连接到细长行电极和与行电极成直角延伸的细长列电极。在一些实施例中，像素包括由金属氧化物或导电聚合物材料制作的晶体管。在一些实施例中，像素是柔性的。在一些实施例中，像素是刚性的，但是因为基板以及像素之间的迹线是柔性的，因此背板可以充分有弹性以创建柔性背板。通常，数据驱动器连接到列电极，并向列中要寻址的所有TFT提供源极电压。此外，扫描驱动器连接到行电极以提供偏置电压，该偏置电压将打开(或关闭)沿着行的每个TFT的栅极。栅极扫描速率通常为大约60-100赫兹。应当理解，“行”和“列”电极的分配在某种程度上是任意的，并且可以在行和列电极的角色互换的情况下制造TFT阵列。在一些实施例中，TFT阵列大致是柔性的，然而单个部件，例如单个像素晶体管或驱动电路可以不是柔性的。用于向单个像素施加电压的柔性迹线可由柔性材料形成，例如导电聚合物、或掺杂导电材料(诸如金属粒子、纳米粒子、纳米线、纳米管、石墨和石墨烯)的聚合物。
如图1B所示，本发明另外地包括可折叠电泳显示器模块15。这样的可折叠显示器模块15可以被制造为独立的可折叠电泳显示器部件，由此其可以被输送到各个制造商，这些制造商可以将模块15集成到可折叠电泳显示器中，其类型如下述关于图2A、2B和3所示。可折叠显示器模块15通常在装运之前被调节和密封，使得其可以层压到附加部件，例如前光或电容触摸传感器、或电磁共振感测层，这两者都将在下文讨论。为了维持模块15的完整性，模块通常包括边缘密封件93或电泳显示器的通常类型。对于EPID边缘密封件的更多描述参见美国专利No.7,554,712，其全部内容通过引用包含于此。
柔性显示器模块15包括：支撑板50，其在中央折叠区57具有材料孔隙55；低模量粘合剂层60；柔性背板75，其跨越中央折叠区57；电泳显示介质层80；以及导电集成阻挡层90，其包括透光电极及湿气阻挡部两者的特征。如图1B更详细地示出的，电泳显示介质层80可包括微囊体88，其保持电泳颜料粒子83和87以及溶剂82，微囊体88分散在聚合物粘结剂81中。然而，应当理解，电泳介质(粒子83和87及溶剂82)可被封闭在微单元(微杯)中或分布于聚合物中而没有周围的微囊体(例如前述的PDEPID设计)。通常，颜料粒子83和87利用在导电集成阻挡层90和柔性背板75之间产生的电场来控制(位移)。本发明的模块可以另外地包括顶部保护片95，其可以是由聚合物(例如聚丙烯酸酯或聚酰亚胺)制成的硬化透明防眩光覆盖物。顶部保护片95可集成到边缘密封件93中，或者顶部保护片95可以实际地包封边缘密封件以对电泳显示层80和柔性背板75提供额外程度的环境保护。在一些实例中，模块15将另外地包括在低模量粘合剂60和柔性背板75之间的保护层70，以避免低模量粘合剂进入柔性背板75材料中。保护层70可以是薄聚合物层，诸如聚对苯二甲酸乙二酯，或者保护层70可以是施加于柔性背板75的“背面”的柔性介电层，诸如聚对二甲苯。
虽然EPID介质被描述为“黑色/白色”，但它们通常被驱动到黑色和白色之间的多个不同状态，以实现各种色调或“灰度”。此外，通过驱动像素经过从初始灰度级到最终灰度级(其可以和初始灰度级不同或相同)的转变，可以在第一和第二灰度状态(其包括白色和黑色的端点)之间驱动给定像素。术语“波形”将用于表示用于实现从一个特定的初始灰度级到特定的最终灰度级的转变的整个电压相对于时间的曲线。通常，这样的波形将包括多个波形元素；其中这些元素基本上是矩形(即，其中给定元素包括施加固定电压一段时间)；这些元素可以被称为“脉冲”或“驱动脉冲”。术语“驱动方案”表示足以实现特定显示器的灰度级之间的所有可能转变的一组波形。显示器可利用不只一种驱动方案；例如前述美国专利No.7,012,600教导驱动方案可需要根据诸如显示器温度或在使用寿命期间工作的时间等参数来修改，因此显示器可以被提供多种不同的驱动方案，以在不同的温度等下使用。以这种方式使用的一组驱动方案可称为“一组相关的驱动方案”。也可在相同显示器的不同区域中同时使用一种以上的驱动方案，且以这种方式使用的一组驱动方案可称为“一组同时驱动方案”。
包括触摸感测和数字化层的可折叠电泳显示器
利用本发明的设计的可折叠电泳显示器(FEPID)的先进实施例如图2A和图2B所示。FEPID 100大致类似于作为数字电子纸乐谱的由GVIDO Music Co.，LTD.(Tokyo,Japan)销售的优质双面板电泳平板电脑的可折叠版本。然而，本发明允许折叠区域是活动的，使得阅读和书写体验在整个脊上持续。图2A和2B中所示的FEPID 100设计不需要像两张完整的A4纸一样大，并且当平展打开时可以是单张A4纸的尺寸，并且当作为书本保持部分打开时提供大约100mm×150mm的两个窗格。FEPID 100可以包括在这样的装置中当前预期的所有功能，包括WIFI通信、蓝牙、彩色调节前光、触控笔识别和书写再现、触摸感测和彩色。彩色电泳显示器可包括与常规黑白墨水一起使用的彩色滤光阵列，或者彩色电泳显示器可以合并伊英克公司的先进电泳显示器技术，诸如Advanced Color e Paper(ACEPTM)或E InkSpectraTM。ACePTM和E Ink SpectraTM的细节参见美国专利No.9,921,451和10,032,419，其全部内容通过引用包含于此。
回到图2A，可折叠电泳显示器(FEPID)100包括围绕显示器100背侧延伸的壳体110，其中间具有缺口以允许显示器100像书本一样折叠。壳体110覆盖底架120，底架120包括为显示器100提供避震及避免背弯曲的两个板，如上述关于图1A所述。壳体可以是耐用聚合物，诸如尼龙，或者可以是“成品”材料，诸如木材或皮革。虽然图1A中未示出，但是壳体110也可以集成到底架120中，并且可选地耦合到铰链(未示出)，其提供底架120绕其折叠的半径。壳体110环绕显示器并以边框105结束，边框105可以在显示器100的顶表面之上或与其齐平。在图1A的实例中，边框105在顶部保护片195之上，顶部保护片195可以是由诸如聚丙烯酸酯或聚酰亚胺的聚合物制成的硬化透明防眩光覆盖物。
图2A所示的实施例包括在底架板120的每一个之上的两个压力触摸传感器层130。由于使用了具有材料孔隙155的薄支撑板150，以及在柔性背板175和支撑板150之间的低模量粘合剂160，因此通过用户用手指推动保护片195，存在足够的压缩力用于激活压力触摸传感器层130。这样的压敏层可以包括微变形压阻传感器，其相当薄并且可从Uneo Inc.(New Taipei City,Taiwan,China)购得。可替代的薄的触敏技术，例如Peratech(Richmond,United Kingdom)开创的QTC力感测技术也可以用于压力触摸传感器层130。
图2的显示器100另外地包括柔性电磁共振(EMR)传感器层140，用以感测有源触控笔，其可用于例如手写捕捉、素描、标记或操控显示器上的对象。柔性EMR层140可以包括在柔性介质中的堆叠线环，由此允许有源或无源触控笔的接近感测。合适的触控笔可以从例如Wacom(Kazo,Japan)购得。EMR层140可以是单一连续单元，或者其可以是单个EMR层140的集合。在图2A中未示出的可替代的实施例中，EMR层140可以包括两个分离的半刚性EMR层，该半刚性EMR层是可从Wacom购得的类型，具有跨越中央折叠区的较小面积的专用柔性EMR。在一些实施例中，柔性EMR层140的一个或两个表面将是粗糙的，或者具有粗糙化的表面145，以帮助EMR层保持相对平展并且仅左右移动，而不是上下移动，如图2A所示。
在可折叠显示器100的中间是在中央折叠区具有材料孔隙155的支撑板150。如关于图4A、4B、5A和5B详细所述，支撑板可由各种材料制成，诸如聚合物、金属(如不锈钢)、碳纤维或木材单板。在图2A的实施例中，支撑板150包括例如聚对苯二甲酸乙二酯的非导电聚合物，其不干扰柔性EMR层140和在显示器100的顶表面上使用的触控笔之间的电磁共振位置感测。支撑板的厚度通常在250微米和50微米之间。为了简单起见，在图2A中没有特别地标出支撑板150的中央折叠区，但是其大致是从支撑板150移除孔隙155的区域。中央折叠区可以小于支撑板150总表面积的20％，例如小于支撑板150总表面积的10％，例如小于支撑板150总表面积的5％。
如上所述，低模量粘合剂层160设置在支撑板150和柔性背板175之间。最终，在一些实施例中，保护层170可以设置在柔性背板175和低模量粘合剂层160之间，以保护柔性背板175免受由于与低模量粘合剂层160接触而引起的腐蚀或电气故障，低模量粘合剂层160可以包括可能侵蚀柔性背板175的导电材料或溶剂。然而，随着选择合适的低模量粘合剂层160，可能无需包括保护层170。(元件180、181、182、183、187、188以及190是电泳显示层80、聚合物粘结剂81、电泳介质溶剂82、第一粒子组83、第二粒子组87、囊体壁88、以及导电集成阻挡层90，如上文关于图1B所述。)
在商业应用中，当可折叠电泳显示器(FEPID)包括EMR感测层140和压力触摸传感器层130时，在FEPID 101中可能存在附加部件，如图2B所示。首先，如关于图1B所示，可能将包括铰链125以促进底架130的两个板的打开和关闭。铰链125仅是示例性的并且可使用各种可替代的铰链。另外地，通常将一个或多个的附加低模量粘合剂层添加在FEPID显示器101的各层之间以帮助显示器101在重复打开和折叠下仍保持平滑外形。例如，可以在压力触摸传感器层130和柔性EMR层140之间设置第一中间低模量粘合剂层133。可以在柔性EMR层140和支撑板150之间设置第二中间低模量粘合剂层143。注意，第一和第二中间低模量粘合剂层无需跨越显示器的整个宽度，即从图2B的左侧至右侧。该低模量粘合剂的部分错位将在折叠过程期间提供较大孔隙空间，造成折叠时在电泳显示器层180上的压力较小，并且降低因多次折叠而故障或脱层的可能性。除了低模量粘合剂层143和147之外，高模量粘合剂，例如聚氨酯或聚丙烯酸酯可用于FEPID 101的相对侧上，以确保显示器101的层锁定在一起，并且大部分横向运动发生在显示器的一侧上，而另一侧保持固定。即，可以在压力触摸传感器层130和柔性EMR层140之间设置第一中间高模量粘合剂层137，同时可以在柔性EMR层140和支撑板150之间设置第二中间高模量粘合剂层147。高模量粘合剂帮助各层在重复打开和关闭循环中保持对齐。
包括前光和电容触摸感测的可折叠电泳显示器
可折叠电泳显示器(FEPID)200包括电容触摸感测层294、前光板292和光源291，如图3所示。FEPID 200的部件部分中的许多与关于图2A所述的FEPID 100相同。FEPID 200包括绕显示器200背侧延伸的壳体210，其中间具有缺口以允许显示器200像书本一样折叠。壳体210覆盖底架220，其包括为显示器200提供避震及避免背弯曲的两个板，如上文关于图2A所述。壳体210环绕显示器并且结束于边框205，其可在显示器200顶表面之上或与其齐平。在图3的实例中，边框105在顶部保护片195之上，顶部保护片195可以是由诸如聚丙烯酸酯或聚酰亚胺的聚合物制成的硬化透明防眩光覆盖物。
在可折叠显示器200中间是在中央折叠区具有材料孔隙255的支撑板250。如关于图4A、4B、5A和5B详细所述，支撑板可由各种材料制成，例如聚合物、金属(诸如不锈钢)、碳纤维或木材单板。在图3的实施例中，支撑板250可使用导电或非导电材料，因为支撑板250后不具有感测机构。支撑板的厚度通常在250微米和50微米之间。为了简单起见，在图3中没有特别地标出支撑板250的中央折叠区，但是它大致是从支撑板250移除孔隙255的区域。低模量粘合剂层260设置在支撑板250和柔性背板275之间。最终，在一些实施例中，保护层270可以设置在柔性背板275和低模量粘合剂层260之间，以保护柔性背板275免受由于与低模量粘合剂层260接触而引起的腐蚀或电气故障，低模量粘合剂层260可以包括可能侵蚀柔性背板275的导电材料或溶剂。元件280、281、282、283、287、288以及290是电泳显示层80、聚合物粘结剂81、电泳介质溶剂82、第一粒子组83、第二粒子组87、囊体壁88以及导电集成阻挡层90，如上文关于图1B所述。
在FEPID 200中，通过设置在显示器200的表面附近并被顶部保护片95保护的柔性电容触摸层294来实现感测，顶部保护片95可以是由诸如聚丙烯酸酯或聚酰亚胺的聚合物制成的硬化透明防眩光覆盖物。柔性电容触摸层294可由用户手指进行触摸输入以及利用例如N-Trig Technologies(Tel Aviv,Israel)供应的电容触摸笔进行触控写入。由于柔性电容触摸层294在观察者和电泳显示介质之间，因此柔性电容触摸层294必须也是透光的。图3所示的FEPID 200另外地包括其由一个或多个光源291照射的前光板292，光源291可以是白色或具有各种LED颜色的发光二极管(LED)，能够根据用户需求而调节前光的颜色。
因此，可以看出，本发明的模块15可以合并到各种可折叠电泳显示器设计中。然而，这些设计不限于图2A、2B和3。相反，各种不同的数字化系统可以与本文所示的可折叠电泳显示器模块一起使用。例如，有源静电感测(Wacom)，或者来自Planar Technologies(Hillsboro,Oregon)的红外感测可以与本发明一起使用。此外，各种可折叠电泳显示装置可以集成到装置的生态系统中，包括WIFI、蓝牙、ZIGBEE等。
具有材料孔隙的支撑板的创建
如上所述，用于本文所述的本发明的支撑板(50、150、250)可由聚合物、金属(例如不锈钢)、碳纤维或木材单板制成。在感测层将设置在支撑板(50、150、250)之下的实例中，支撑板(50、150、250)最佳以诸如聚对苯二甲酸乙二酯的非导电聚合物实现，其不会干扰柔性EMR层140和在显示器100的顶表面上使用的触控笔之间的电磁共振位置感测，如关于图2A所描述的。然而，例如在支撑板(50、150、250)的背侧上没有感测的情况下，如图3所示，支撑板(50、150、250)不需要是不导电的。因此，例如不锈钢的替代物可用于图3。在大多数情况下，支撑板的厚度通常在250微米和50微米之间，例如在150微米和100微米之间。
在中央折叠区具有材料孔隙的支撑板的两个实施在图4A、4B、5A以及5B中所示(图4A是第一实施例的侧视图，而图4B是顶视图。图5A是第二实施例的侧视图，而图5B是顶视图。)为了创建图4A的实施例，单件材料451可经铣削、切割、压花、烧蚀或激光加工来创建孔隙455，以允许支撑板450在期望方向上以少许力量重复弯曲。支撑板450的刚性可通过选择孔隙相对于工件451总厚度的适当深度来调节。孔隙的深度不必在整个工件上相同，例如可以切割为高斯分布，其在中央具有最大深度，并且切口随着远离中央逐渐变浅。为了简单起见，支撑板450的中央折叠区在图4A中没有具体标记，但其大致是从支撑板450移除孔隙455的区域。中央折叠区可以小于支撑板450总表面积的20％，例如小于支撑板150总表面积的10％，例如小于支撑板450总表面积的5％。
具有材料孔隙的支撑板不限于图4A和4B所示的切割图案。例如，工件551可以具有从工件551切割的一系列孔隙555，以创建中央折叠区。在图5A和5B的实施例中，支撑板可以是金属的，在这种情况下，可以从工件551冲压或铣削孔隙。可替代地，如果工件551是聚合物或碳纤维，则可以用激光切割创建孔隙555。
定义
作为应用于材料或者显示器的术语“电光”，其在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，通过向所述材料施加电场使该材料从其第一显示状态改变到第二显示状态。尽管光学性质通常是人眼可感知的颜色，但它可以是另一种光学性质，诸如光透射、反射、发光，或者在用于机器阅读的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长的反射率的变化意义上的伪色。
术语“灰色状态”或“灰度”在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是介于像素的两个极端光学状态之间的一种状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白转变。例如，下文中所涉及的伊英克公司的几个专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，其中，该极端状态为白色和深蓝色，使得中间的“灰色状态”实际上为淡蓝色。实际上，如已经提到的，光学状态的改变可以根本不是颜色改变。下文可使用术语“黑色”和“白色”来指代显示器的两个极端光学状态，并且应当被理解为通常包括并非严格的黑色和白色的极端光学状态，例如上面提到的白色和深蓝色状态。下文可使用术语“单色的”来表示仅将像素驱动至其两个极端光学状态，而没有中间灰色状态的驱动方案。
从材料具有固态外表面的意义上来讲，某些电光材料是固态的，尽管材料可能而且经常确实具有内部填充液体或气体的空间。为了方便起见，这种使用固态电光材料的显示器在下文中可以被称为“固态电光显示器”。因此，术语“固态电光显示器”包括旋转双色构件显示器、封装的电泳显示器、微单元电泳显示器和封装的液晶显示器。
术语“双稳态的”和“双稳定性”在此使用的是其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态的至少一个光学特性不同，从而在利用有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是用于改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。在美国专利No.7,170,670中示出，支持灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，以及一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是“多稳态的”而非双稳态的，但是为了方便，在此可使用术语“双稳态的”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述本发明的具体实施例进行许多改变和修改。因此，以上描述的全部内容将被解释为示意性的而不是限制性的。

Claims (24)

1.一种电泳显示器模块，包括：
支撑板，其在中央折叠区具有材料孔隙；
低模量粘合剂层，其与所述支撑板相邻；
柔性背板，其跨越所述中央折叠区且与所述低模量粘合剂层相邻；
电泳显示介质层，其与所述柔性背板相邻；以及
导电集成阻挡层，其包括透光电极和湿气阻挡部。
2.根据权利要求所述1的电泳显示器模块，还包括在所述低模量粘合剂层和所述柔性背板之间的保护层。
3.根据权利要求1所述的电泳显示器模块，其中，所述柔性背板包括有机薄膜晶体管的有源矩阵。
4.根据权利要求1所述的电泳显示器模块，还包括耦合至所述柔性背板、所述电泳显示介质层及所述导电集成阻挡层的边缘密封件。
5.根据权利要求1所述的电泳显示器模块，其中，所述电泳显示介质层包含于微单元层中。
6.根据权利要求1所述的电泳显示器模块，其中，所述电泳显示介质层包含于微囊体中且所述微囊体被聚合物粘结剂保持就位。
7.根据权利要求1所述的电泳显示器模块，还包括与所述导电集成阻挡层相邻的保护片。
8.根据权利要求7所述的电泳显示器模块，还包括耦合至所述柔性背板、所述电泳显示介质层、所述导电集成阻挡层以及所述保护片的边缘密封件。
9.根据权利要求1所述的电泳显示器模块，其中，所述支撑板包括非导电聚合物。
10.根据权利要求9所述的电泳显示器模块，其中，所述支撑板的厚度在250微米和50微米之间。
11.一种可折叠电泳显示器，被配置成与触控笔交互，所述可折叠显示器包括：
根据权利要求9所述的电泳显示器模块；
保护片，其耦合至所述导电集成阻挡层；
电磁共振(EMR)传感器层，其与所述支撑板相邻；
可折叠底架，其与所述EMR传感器层相邻；
壳体，其围绕所述可折叠底架且提供与所述保护片接触的边框，且允许用户通过所述保护片观察所述电泳显示介质。
12.根据权利要求11所述的可折叠电泳显示器，还包括设置在述EMR传感器层和所述支撑板之间的低模量粘合剂中间层。
13.根据权利要求12所述的可折叠电泳显示器，还包括设置在述EMR传感器层和所述支撑板之间的高模量粘合剂中间层。
14.根据权利要求13所述的可折叠电泳显示器，其中，所述低模量粘合剂中间层和所述高模量粘合剂中间层不跨越所述中央折叠区。
15.根据权利要求11所述的可折叠电泳显示器，还包括设置在所述EMR传感器层和所述可折叠底架之间的触敏层。
16.根据权利要求15所述的可折叠电泳显示器，还包括设置在所述触敏层和所述可折叠底架之间的低模量粘合剂中间层。
17.根据权利要求16所述的可折叠电泳显示器，还包括设置在所述触敏层和所述可折叠底架之间的高模量粘合剂中间层。
18.根据权利要求17所述的可折叠电泳显示器，其中，所述低模量粘合剂中间层和所述高模量粘合剂中间层不跨越所述中央折叠区。
19.根据权利要求11所述的可折叠电泳显示器，其中，所述导电集成阻挡层另外地包括彩色滤光阵列(CFA)。
20.一种可折叠电泳显示器，被配置成与触控笔交互，所述可折叠显示器包括：
根据权利要求9所述的电泳显示器模块；
柔性前光板，其耦合至所述导电集成阻挡层；
柔性电容触摸层，其与所述柔性前光板相邻；
保护片，其与所述柔性电容触摸层相邻；
可折叠底架，其与所述支撑板相邻；以及
壳体，其围绕所述可折叠底架且提供与所述保护片接触的边框，且允许用户通过所述保护片观察所述电泳显示介质。
21.根据权利要求20所述的可折叠电泳显示器，还包括设置在所述可折叠底架和所述支撑板之间的低模量粘合剂中间层。
22.根据权利要求21所述的可折叠电泳显示器，还包括设置在所述可折叠底架和所述支撑板之间的高模量粘合剂中间层。
23.根据权利要求22所述的可折叠电泳显示器，其中，所述低模量粘合剂中间层和所述高模量粘合剂中间层不跨越所述中央折叠区。
24.根据权利要求20所述的可折叠电泳显示器，其中，所述导电集成阻挡层另外地包括彩色滤光阵列(CFA)。
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